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Dokumentenidentifikation DE3818619A1 14.12.1989
Titel Dosieranlage zum gravimetrischen Dosieren
Anmelder Titus Schoch GmbH & Co KG Maschinen- und Apparatebau, 7240 Horb, DE
Erfinder Schwarz, Erich, 7240 Horb, DE
Vertreter Ott, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 7240 Horb
DE-Anmeldedatum 01.06.1988
DE-Aktenzeichen 3818619
Offenlegungstag 14.12.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.1989
IPC-Hauptklasse G01G 13/295
Zusammenfassung Es wird eine Dosieranlage zum gravimetrischen Dosieren vorgeschlagen, die eine Dosierstation besitzt, bei der zwischen Vorratsbehältern und einem Ansatzbehälter angeordnete Pufferbehälter einer oder mehreren Waagen zugeordnet sind. Die in den Pufferbehältern enthaltenen Flüssigkeitskomponenten lassen sich sehr fein dosiert dem Ansatzbehälter zuführen, wobei der Ansatzbehälter selbst ein hohes Gewicht aufweisen kann. Der gesamte Dosiervorgang kann vollautomatisch durchgeführt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage zum gravimetrischen Dosieren gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Zum gravimetrischen Dosieren werden Anlagen verwendet, bei denen von einem oder auch mehreren Vorratsbehältern Flüssigkeiten in einen Ansatzbehälter geleitet werden, wobei der Ansatzbehälter auf einer Waage stehen kann. Vor dem Dosiervorgang wird die Waage austariert, so daß nacheinander in den Ansatzbehälter geleitete Flüssigkeitskomponenten einzeln gewogen werden können. Nach jeder Zufuhr einer Komponente kann die Waage wieder auf Null gesetzt werden, um die nächste zuzuführende Ansatzkomponente dosieren zu können. Zwischen den Vorratsbehältern und dem Ansatzbehälter sind Dosierventile vorgesehen, die mehr oder weniger weit geöffnet werden können. Es sind auch Dosierventile bekannt, die sehr kurzzeitig, also impulsweise, betätigbar sind, so daß die jeweilige Komponente tröpfchenweise dem Ansatzbehälter zugeleitet werden kann.

Die bekannten Dosieranlagen haben jedoch den Nachteil, daß die jeweils verwendete Waage entsprechend dem Gesamtgewicht des Ansatzbehälters mit der darin enthaltenen Flüssigkeit ausgelegt sein muß, wodurch ein exaktes Wiegen sehr kleiner Ansatzkomponenten unmöglich wird. Besitzt die Waage beispielsweise einen Wägebereich von 2000 kg, so kann bei dieser Waage mit vertretbarem Aufwand, wie bei eichfähigen Waagen üblich, noch eine Dosiergenauigkeit von +/- 400 g erzielt werden. Eine Dosierung von Komponenten im Gewichtsbereich von wenigen Gramm ist somit völlig unmöglich.

Weiterhin ist es bekannt, Dosiervorrichtungn zu verwenden, bei denen der Vorratsbehälter sich auf einer Waage befindet. Dadurch ist es möglich die aus dem Vorratsbehälter abgezogene Flüssigkeit gewichtsmäßig zu erfassen. Für größere Ansatzmengen muß jedoch bei diesen bekannten Dosieranlagen der Vorratsbehälter entsprechend groß gewählt werden, wodurch sich wiederum für die Waage ein kleiner Teilungswert praktisch nicht realisieren läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosieranlage der eingangsgenannten Gattung derart weiterzubilden, daß in einen Ansatzbehälter einzubringende Ansatzmengen mit hoher Genauigkeit dosierbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man ausgehend von einer Dosieranlage der eingangsgenannten Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. Durch die Verwendung von Pufferbehältern, die zwischen Vorratsbehälter und Ansatzbehälter angeordnet sind, können diese ein verhältnismäßig kleines Volumen und damit ein kleines Maximalgewicht aufweisen, so daß die mit ihnen verbundene Waage einen entsprechend kleinen Teilungswert besitzen kann. Somit können sogar mehrere Pufferbehälter auf eine Waage einwirken, die beispielsweise einen Wägebereich von 15 kg haben kann. Wird eine größere Ansatzmenge als in einem Pufferbehälter enthalten benötigt, so kann vom gewichtsmäßig entkoppelten Vorratsbehälter ein Nachfüllen des entsprechenden Pufferbehälters vorgenommen werden, um die gewünschte Ansatzmenge im Wege eines zweifachen oder mehrfachen Wiegevorgangs in den Ansatzbehälter einleiten zu können. Werden beispielsweise sechs Pufferbehälter auf einer Waage mit einem Wägebereich von 15 kg angeordnet, so kann damit eine Dosiergenauigkeit von -3 g bis +6 g ohne übertriebenen technischen Aufwand erhalten werden. Das Nachfüllen der Pufferbehälter erfolgt vorzugsweise automatisch mittels einer elektronischen Steuerung, die in Verbindung mit Füllstandsgebern das Niveau des Flüssigkeitspegels in den Pufferbehältern überwacht und nach den einzelnen Dosiervorgängen ein Auffüllen auf das Ausgangsniveau selbsttätig veranlaßt.

Die Dosieranlage ist vorzugsweise mit einer ersten Dosierstation und einer zweiten Dosierstation versehen, wobei die erste Dosierstation zum Dosieren großer Mengen und die zweite Dosierstation mit den Pufferbehältern zum Dosieren kleinerer Mengen dient. Jede Dosierstation besitzt wenigstens eine eigene Waage, so daß die Großkomponenten in der ersten Dosierstation mit geringerer Dosiergenauigkeit dem Ansatzbehälter zugeführt werden, während der Ansatzbehälter, nachdem er zur zweiten Dosierstation gebracht ist, dort die Kleinkomponenten mit hoher Dosiergenauigkeit zugeführt bekommt. Dadurch kann nicht nur sehr rationell dosiert werden, sondern es können auch sehr kleine Flüssigkeitskomponenten mit der hierfür erforderlichen hohen Dosiergenauigkeit einer großen Ansatzmenge zugefügt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Pufferbehälter in zwei oder mehrere Gruppen zusammengefaßt sind und jeder Gruppe von Pufferbehältern eine eigene Waage zugeordnet ist. Dadurch ist es sogar möglich, daß im Bereich der zweiten Dosierstation gleichzeitig zwei unterschiedliche Flüssigkeitskomponenten in den Ansatzbehälter eingeleitet werden können. Der Dosiervorgang kann dadurch beträchtlich verkürzt werden.

Die Pufferbehälter können über Vorratsbehälter aufgefüllt werden, die auch der ersten Dosierstation zugeordnet sind. Außerdem können weitere Nachfülleitungen zu den Pufferbehältern führen, die von einem Tanklager oder dergleichen Flüssigkeiten in die Pufferbehälter nachfüllen. Dabei ist es äußerst wichtig, daß die Zufuhrleitungen an den Pufferbehältern gewichtsneutral angeschlossen sind, d.h. daß zwischen Pufferbehälter und angeschlossener Zufuhrleitung ein vorzugsweise als Edelstahlfaltenbalg ausgebildeter Kompensator als Übergangsstück vorgesehen ist. Diese Maßnahme ist bei geschlossenen, beispielsweise für flüchtige Flüssigkeiten verwendete Pufferbehälter erforderlich. Um insgesamt einen vollautomatischen Ablauf des gesamten Dosiervorganges zu ermöglichen, kann eine Transportvorrichtung vorgesehen sein, die den Ansatzbehälter nach Beendigung des Dosiervorganges an der ersten Dosierstation zur zweiten Dosierstation befördert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dosieranlage mit zwei Dosierstationen und

Fig. 2 ein Detail der zweiten Dosierstation der Dosieranlage gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Dosieranlage besteht aus einer ersten Dosierstation DS1 und einer zweiten Dosierstation DS2, die in der Zeichnung durch eine strichpunktierte Linie abgegrenzt sind.

Die Dosierstation 1 besitzt eine im Bodenbereich angeordnete Waage 1, auf der ein Ansatzbehälter 2 steht. Über dem Ansatzbehälter 2 befinden sich Dosierventile V1 bis V4, die über Rohrleitungen 3 bis 6 mit Vorratsbehältern B1 bis B4 in Verbindung stehen. Die Vorratsbehälter B1 bis B4 enthalten unterschiedliche Flüssigkeitskomponenten, die durch Öffnen des jeweils zugehörigen Ventils über die ebenfalls zugehörige Rohrleitung dosiert dem Ansatzbehälter 2 zugeführt werden können. Beim Dosiervorgang wird die dem Ansatzbehälter 2 zugeführte Gewichtsmenge von der Waage 1 gemessen und an einer Digitalanzeige eines Steuergerätes S1 angezeigt. Das Steuergerät S1 kann über Steuerleitungen L1 den Dosiervorgang beenden, sobald ein vorgegebenes Gewicht erreicht ist. Daraufhin kann die Anzeige wieder auf Null gestellt werden und der nächste Dosiervorgang beginnen.

Die Waage 1 besitzt beispielsweise einen Wägebereich von 2000 kg und eine Teilung (Auflösung) von 1/5000 des Wägebereichs. Dadurch kann eine Dosiergenauigkeit von etwa +/-400 g erreicht werden.

Die Dosierstation DS2 besitzt zwei Waagen 7, 8, an denen jeweils sechs Pufferbehälter P1 bis 6 und P7 bis 12 aufgehängt sind bzw. aufliegen.

Die Pufferbehälter P1 bis P12 sind über Rohrleitungen 9 bis 20 an Dosierventile V5 bis V16 angeschlossen, die oberhalb eines Ansatzbehälters enden. Die Dosierventile V5 bis V16 werden über eine Steuerleitung L2 betätigt, und zwar von der elektronischen Steuerung S2, die Informationen von den beiden Waagen 7, 8 empfängt.

Die Pufferbehälter P1 bis P12 lassen sich über weitere Leitungen 22, 23 nachfüllen, wobei diese Leitungen 22, 23 jeweils über einen Kompensator 24 an die Pufferbehälter angeschlossen sind. Die Kompensatoren 24 erlauben einen gewichtsneutralen Anschluß der Leitungen 22, 23 an den Pufferbehältern.

Der Dosiervorgang in der Dosierstation DS2 läuft derart ab, daß zunächst sämtliche Pufferbehälter P1 bis P12 bis zu einem einheitlichen Ausgangsniveau mit den verschiedenen Flüssigkeitskomponenten aufgefüllt sind. Die Waagen 7, 8 sind auf Null austariert. Es wird nun beispielsweise das Dosierventil V5 und gleichzeitig das Dosierventil V16 geöffnet und die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Pufferbehältern P1 und P12 gelangen in den Ansatzbehälter 21. Die dabei auftretende Gewichtsabnahme wird an den Waagen 7 und 8 gemessen und im Steuergerät S2 verarbeitet. Sobald eine vorher eingegebene Gewichtsmenge aus dem Pufferbehälter P1 oder P12 entnommen worden ist, veranlaßt die Steuerung S2, daß das entsprechende Dosierventil V5 oder V16 schließt. Reicht die im Pufferbehälter befindliche Menge nicht aus, so kann über die Nachfülleitung von einem der Vorratsbehälter oder vom Tanklager ein Auffüllen auf das Ausgangsniveau erfolgen und eine weitere Dosierung erfolgen, bis die gewünschte Menge der Flüssigkeitskomponente in den Ansatzbehälter 21 gelangt ist.

In Fig. 2 ist die Anordnung eines Pufferbehälters P1 und der zugehörigen Waage 7 dargestellt. Ebenso wie der Pufferbehälter P1 sind auch die übrigen Pufferbehälter P2 bis P6 am gemeinsamen Gestell 25 befestigt. Anhand des Pufferbehälters P1 wird der prinzipielle Aufbau nachfolgend erläutert.

Der Pufferbehälter P1 ist als geschlossener Behälter ausgebildet und besitzt oben einen Kompensator 26, an den die Zufuhrleitung 22 angeschlossen ist, welche zum Vorratsbehälter B4 von Fig. 1 führt. Von oben ragt ein Füllstandsgeber 27 in den Pufferbehälter P1, der über eine elektrische Leitung 28 mit dem Steuergerät S2 (Fig. 1) verbunden ist. Außerdem ist eine an sich bekannte Belüftungsöffnung, welche elektromagnetisch verschließbar ist, vorgesehen, die die Bezugszahl 29 hat.

Der Pufferbehälter P1 ist über ein Rohrstück 9 mit dem Dosierventil V5 verbunden, welches von einem Dosierventilantrieb 30 betätigt wird. Der Dosierventilantrieb 30 ist über pneumatische Kupplungen 31 auf sämtliche Dosierventile wirksam, die mit den Dosierbehältern P1 bis P6 in Verbindung stehen. Wird beispielsweise die pneumatische Kupplung 31 aktiviert, so wirkt der Dosierventilantrieb 30 über eine Platte 33 nur auf das Dosierventil V5. Wird dagegen die pneumatische Kupplung 32 aktiviert, so wirkt der Dosierventilantrieb 30 über die Platte 33 nur auf das Dosierventil V6. Die gesamte Anordnung von Pufferbehältern P1 bis P6 mit zugehörigen Rohrstücken und Dosierventilen V5 bis V10 ist über ein breites Stahlband 34 an der Waage 7 aufgehängt. Das Stahlband 34 übergreift die Wiegefläche der Waage 7 deren Geber 35 über eine elektrische Leitung 36 an das Steuergerät S2 angeschlossen ist.

Die Pufferbehälter P7 bis P12 gemäß Fig. 1 sind in entsprechender Weise an der Waage 8 befestigt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Dosierstationen DS1 und DS2 im Abstand voneinander angeordnet, jedoch ist es auch möglich, daß beide Dosierstationen zusammen mit einer einzigen Dosierstelle ausgeführt werden. Die Dosierventile V5 bis V16 könnten also an der gleichen Position angeordnet werden, wie die Dosierventile V1 bis V4.


Anspruch[de]
  1. 1. Dosieranlage zum gravimetrischen Dosieren von großen und kleinen Komponenten von Flüssigkeiten oder fließfähigen Stoffen in einen Ansatzbehälter mit zwischen Vorratsbehälter und Ansatzbehälter angeordneten Dosierventilen und mit Einrichtungen zum Wiegen der dem Ansatzbehälter zugeführten Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorratsbehälter (B1 bis B4) und Ansatzbehälter (21) Pufferbehälter (P1 bis P12) angeordnet sind, von denen mehrere auf eine Waage (7; 8) einwirken, daß separat jedem Pufferbehälter (P1 bis P12) eine von der Waage (7; 8) ermittelte Gewichtsmenge über ein Dosierventil (V5 bis V16) entnehmbar ist, und daß jeder Pufferbehälter (P1 bis P4) vom Vorratsspeicher (B1 bis B4) auf ein von einem Füllstandsgeber (27) und einer Steuerung (S2) überwachtes Ausgangsniveau auffüllbar ist.
  2. 2. Dosieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosieranlage eine erste Dosierstation (DS1) mit Vorratsbehältern (B1 bis B4) zum Dosieren großer Mengen und eine zweite Dosierstation (DS2) mit Pufferbehältern (P1 bis P12) zum Dosieren kleiner Mengen hat, und daß jeder Dosierstation (DS1,DS2) eine eigene Waage (1, 7; 8) zugeordnet ist, wobei der Wägebereich der Waage (1) der ersten Dosierstation (DS1) ein Vielfaches des Wägebereichs der Waage (7, 8) der zweiten Dosierstation (DS2) beträgt.
  3. 3. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferbehälter (P1 bis P12) in zwei oder mehrere Gruppen zusammengefaßt sind und jeder Gruppe von Pufferbehältern (P1 bis P6; P7 bis P12) eine eigene Waage (7; 8) zugeordnet ist.
  4. 4. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Pufferbehälter (P1 bis P4) über die Vorratsspeicher (B1 bis B4) der ersten Dosierstation (DS1) auffüllbar ist.
  5. 5. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dosierstation (DS1) eine das Gewicht des Ansatzbehälters (2) messende Waage (1) hat, und daß die Waage oder die Waagen (7, 8) der zweiten Dosierstation (DS2) das Gewicht der Pufferbehälter (P1 bis P12) mißt und daraus die den einzelnen Pufferbehältern entnommene Menge ermittelt wird.
  6. 6. Dosieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzbehälter (2) mittels einer Transporteinrichtung von der ersten Dosierstation (DS1) zur zweiten Dosierstation (DS2) transportiert wird.
  7. 7. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wägebereich der ersten Dosierstation (DS1) dem 100 bis 1000fachen des Wägebereichs der zweiten Dosierstation (DS2) entspricht.






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